CN108571516A - 一种聚合物推力轴承 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚合物推力轴承，所述聚合物推力轴承包括至少一块第三推力瓦和测温元件，第三推力瓦具有通油孔和安装孔，其中：通油孔为垂直于第三推力瓦的瓦面开设的盲孔，安装孔平行于第三推力瓦的瓦面且与通油孔垂直连通，测温元件安装于安装孔内，润滑油在通油孔内流动时流经测温元件。本发明采用聚合物推力轴承采用直接测温的方式，使温度传感器与滑动轴承油膜内润滑油接触，能直接测量聚合物材料滑动轴承润滑油温度，当轴承运行情况恶化时实时反应润滑油温度变化，为用户提供轴承瞬时运行状态监控，从而保护推力滑动轴承。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚合物推力轴承，属于轴承领域，尤其是新材料轴承领域。
背景技术
随着工业的发展，普通机械所承受的载荷和转速也随之增加。高速重载的设备和元件对轴承要求越来越高，传统巴氏合金轴承已不适应发展的需求，采用聚合物材料(改性PTFE或PEEK)的径向轴承和推力轴承，相比于传统巴氏合金轴承具有更好的耐磨性、更高的承载能力(10Mpa)、允许在很薄的膜厚下运行，具有较高的的疲劳强度及优良的电气绝缘性能。这种轴承不仅适用于油润滑工况也适用于与其他低粘度的流体润滑的工况，例如水。巴氏合金热传导率为63W/mK，PEEK温热传导率为0.25W/mK。由于聚合物材料在轴承表面形成一隔热层，传统的测温方式无法精确反应轴承运行温度。重要的场合需要测量瞬时温度，需要利用更精确的测量方式。直接测量油温的方式能精确反应轴承运行状态。因此，亟需设计一款能够直接测量油温的聚合物推力轴承。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是以聚合物材料的推力轴承为基础，获得一种精确实时测温的聚合物推力轴承。
为实现上述发明目的之一，本发明采用的聚合物推力轴承的技术方案如下：
一种聚合物推力轴承，所述聚合物推力轴承包括至少一块第三推力瓦和测温元件，第三推力瓦具有通油孔和安装孔，其中：通油孔为垂直于第三推力瓦的瓦面开设的盲孔，安装孔平行于第三推力瓦的瓦面且与通油孔垂直连通，测温元件安装于安装孔内，润滑油在通油孔内流动时流经测温元件。也就是说，推力瓦的相邻第三推力瓦的间隙处，安装孔开口于推力瓦的外圆，便于安装测温用的测温元件。
推力瓦的结构相同，均由瓦面、瓦背、外圆、内圆和两侧面，测温元件设于安装孔内与通油孔相连，通过恒温元件的安装孔安装于聚合物推力滑动轴承的第三推力瓦测温点。轴承运行时在第三推力瓦与推理盘间隙中产生动压油膜，其压力大于轴承腔室压力，润滑油从油膜间隙流入通油孔，并经导流通道由出油孔流出，当润滑油流经垂直于PEEK材料瓦面的通油孔时，与安装在第三推力瓦上的测温元件直接接触，使得测温元件可以直接检测到润滑油的油温。也就是说，测温元件通过对油温的检测，可以更加直接和准确的得到轴承的工作情况，并且测温元件实时反馈数据，就可以实现对轴承温度的实时监测。
安装孔也可用于安装其他轴承所需的零部件，安装孔的用途及具体形状为本发明的优选实施方案，不应作为对本发明的限制。
优选地，安装孔的深度大于测温元件的长度。
优选地，所述第三推力瓦还包括出油孔，出油孔开孔于第三推力瓦的一侧面且与通油孔末端连通，出油孔与通油孔在推力瓦的同一弧面上垂直，出油孔开口于推力瓦侧面，安装孔于通油孔的非端部相通，安装孔与通油孔沿轴承体径向方向垂直。也就是说，安装孔、通油孔和出油孔三个孔两两垂直，安装孔连接与通油孔的非端部，安装孔和出油孔是不连通的。
优选地，通油孔的末端，也就是通油孔在推力瓦内部的一端位于距第三推力瓦瓦圆1/4(R-r)和第三推力瓦尾部1/4L的交点处，其中R为推力瓦外圆半径，r为推力瓦内圆半径，L为距第三推力瓦瓦圆1/4(R-r)的圆的弧长。
优选地，安装孔为带有螺纹的通孔，安装孔末端与通油孔的非端部相通，非端部靠近通油孔与出油孔的连接处，也就是说，安装孔与出油孔靠近但不相通。
优选地，测温元件带有螺纹套，测温元件通过螺纹连接安装于安装孔内。
优选地，出油孔为带有螺纹的通孔，出油孔靠近通油孔的一侧为导油通道，出油孔通过导油通道与通油孔相连。
优选地，所述聚合物推力轴承还包括节流管，节流管带有外螺纹，节流管通过外螺纹连接安装于出油孔内。
更优选地，节流管内径向截面为六角形。换言之，节流管内部为内六角结构。
更优选地，节流管的末端设有一节节流孔，节流孔的直径小于节流管。换言之，节流孔设于出油口的开口处，缩小的节流管起到了增大油压减少润滑油流出的作用，节流管可以在保证有足够的润滑油流入与测温元件接触的同时，可维持通油孔瓦面处润滑油膜的压力，减小因开孔对轴承性能的影响。
优选地，所述聚合物推力轴承还包括第一推力瓦，第一推力瓦为普通的聚合物推力瓦。
优选地，所述聚合物推力轴承还包括具有测温元件的第二推力瓦，第二推力瓦在聚合物材料层下安装测温元件，该测温元件用于测量瓦背温度，该测温方式为传统测温方式，测量结果与现有的推力瓦温度数据来源相同。
测温元件为现有技术中普遍使用的温度检测元件，具体可参照现有技术，测温元件的具体型号及使用方法在此不做限制。
第一推力瓦为聚合物推力轴承的主要推力瓦，聚合物推力瓦中包括至少一块第二推力瓦和至少一块第三推力瓦，三种推力瓦随机分布在轴承体外侧。
本发明中将油温直接监测与传统的瓦背温度检测方式结合起来，不仅可以提供更加准确的实时检测数据，还可以跟现有的普遍被用户接受的现有实验数据做比较，可更准确的判断轴承运行情况。
更优选地，第一推力瓦、第二推力瓦和第三推力瓦的瓦背，也就是与轴承体接触的推力瓦接触面上，覆有PEEK聚合物层。
聚合物层的覆盖范围及聚合物选材均可以根据现有技术及实际需要进行调整，在此不做赘述。
与现有技术相比，本发明采用聚合物推力轴承采用直接测温的方式，使温度传感器与滑动轴承油膜内润滑油接触，能直接测量聚合物材料滑动轴承润滑油温度，当轴承运行情况恶化时实时反应润滑油温度变化，为用户提供轴承瞬时运行状态监控，从而保护推力滑动轴承；本发明中通过对节流套管小孔尺寸的调节，可以控制从油膜处泄漏的润滑油流量大小，维持开孔位置油膜压力，从而降低通孔对轴承性能的影响。直接测温与传统测温方式相结合，不仅可以实时精准地监控轴承温度及工作状态，还可以结合现有参数对轴承的运行情况进行评估比较，更加全面第判断轴承的工作运行情况。
附图说明
图1是本发明提供的聚合物推力轴承的结构示意图；
图2是本发明提供的聚合物推力轴承的第三推力瓦的结构示意图。
图3是本发明提供的聚合物推力轴承的第三推力瓦的A-A方向剖面图。
图4是本发明提供的聚合物推力轴承的第三推力瓦的B-B方向剖面图。
图5是本发明提供的聚合物推力轴承的第三推力瓦带测温元件的结构示意图。
图6是本发明提供的聚合物推力轴承的第三推力瓦带测温元件的A-A方向剖面图。
图7是本发明提供的聚合物推力轴承的第三推力瓦带测温元件的B-B方向剖面图。
图8是本发明提供的聚合物推力轴承节流管的结构示意图。
图9是本发明提供的聚合物推力轴承节流管的A-A方向剖面图。
附图标记
1第一推力瓦；2第二推力瓦；3第三推力瓦；31通油孔；32出油孔；33导流通道；34测温元件安装孔；4测温元件；5导流管；51外螺纹；6PEEK聚合物层。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明提供的聚合物推力轴承作进一步详细、完整地说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1～7所述的聚合物推力轴承，所述聚合物推力轴承具有三种结构的推力瓦，第一种为普通结构的第一推力瓦1，第二种为具有测温元件4的第二推力瓦2，第三种为具有通油孔31、出油孔32、导流通道33和测温元件安装孔34的第三推力瓦3，三种结构的推力瓦靠近轴承体的一侧包裹有PEEK聚合物层6，每套推力轴承有至少一块第二推力瓦和至少一块第三推力瓦，每块推力瓦由瓦面、瓦背、两个侧面、外圆、尾部(内圆)组成。
如图1所示本发明中的聚合物推力轴承的第二推力瓦2在PEEK聚合物材料层下安装测温元件4，该测温元件4用于测量瓦背温度，该测温方式为传统测温方式，测量结果与现有的推力瓦温度数据来源相同。
如图2～4所示，在第三推力瓦3的PEEK聚合物粘结层6沿瓦坯处垂直钻一盲孔，此垂直盲孔穿过聚合物层，钻入推力瓦钢坯中，与一横向孔相连，该盲孔为通油孔31，横向孔为出油孔32。通油孔31位于距第三推力瓦瓦圆1/4(R-r)和第三推力瓦尾部1/4L的交点处，其中R为推力瓦外圆半径，r为推力瓦内圆半径，L为距第三推力瓦瓦圆1/4(R-r)的圆的弧长。通油孔31的直径较小，垂直向下与横向的出油孔32相通，通油孔31与出油孔32相互垂直，且位于推力瓦的同一个弧面上。通油孔31与测温元件安装孔34沿轴承体径向相互垂直，且通油孔31、出油孔32与测温元件安装孔34两两组合呈90°。安装孔34的深度大于测温元件4的长度，因此在测温元件4安装于安装孔34后，安装孔34与通油孔31之间仍留有一润滑油通道。
出油孔32为螺纹孔，出油孔32的位置设于推力瓦侧面，轴承润滑油自通油孔31进入推力瓦内，流经导流通道33后再由出油孔32排出推力瓦内，进油孔31和出油孔32为垂直的，在推力瓦外圆上开设一通孔与通油孔31相通，该通孔为安装孔34，用于安装测温元件4。
测温元件4带有螺纹套，通过恒温元件的安装孔34安装于聚合物推力滑动轴承的第三推力瓦测温点。轴承运行时在第三推力瓦与推理盘间隙中产生动压油膜，其压力大于轴承腔室压力，润滑油从油膜间隙流入通油孔31，并经导流通道33由出油孔32流出，当润滑油流经垂直于PEEK材料瓦面的通油孔31时，与安装在第三推力瓦3上的测温元件4直接接触，使得测温元件4可以直接检测到润滑油的油温。
在出油孔32一侧，沿出油孔32的螺纹安装有节流管5，节流管5安装在推力瓦用于导流润滑油的导流通道内，同时导流通道还用于检测润滑油油温。如图8～9所示，节流管5的一端具有节流孔，节流孔的直径小于节流管另一端的直径，节流管5的内部为内六角结构，外部具有外螺纹，外螺纹用于与出油孔的螺纹匹配后旋紧节流管5，节流管5的节流孔可以在保证有足够的润滑油流入与测温元件接触的同时，可维持通油孔瓦面处润滑油膜的压力，减小因开孔对轴承性能的影响。
最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种聚合物推力轴承，其特征在于，所述聚合物推力轴承包括至少一块第三推力瓦(3)和测温元件(4)，第三推力瓦(3)具有通油孔(31)和安装孔(34)，其中：通油孔(31)为垂直于第三推力瓦(3)的瓦面开设的盲孔，安装孔(34)平行于第三推力瓦(3)的瓦面且与通油孔(31)垂直连通，测温元件(4)安装于安装孔(34)内，润滑油在通油孔(31)内流动时流经测温元件(4)。
2.根据权利要求1所述的聚合物推力轴承，其特征在于：安装孔(34)的深度大于测温元件(4)的长度。
3.根据权利要求1所述的聚合物推力轴承，其特征在于：所述第三推力瓦(3)还包括出油孔(32)，出油孔(32)开孔于第三推力瓦(3)的一侧面且与通油孔(31)末端连通，出油孔(32)与通油孔(31)在推力瓦的同一弧面上垂直，出油孔(32)开口于推力瓦侧面，安装孔(34)于通油孔(31)的非端部相通，安装孔(34)与通油孔(31)沿轴承体径向方向垂直。
4.根据权利要求1所述的聚合物推力轴承，其特征在于：通油孔(31)的末端位于距第三推力瓦(3)瓦圆1/4(R-r)和第三推力瓦(3)尾部1/4L的交点处，其中R为第三推力瓦(3)外圆半径，r为第三推力瓦(3)内圆半径，L为距第三推力瓦(3)瓦圆1/4(R-r)的圆的弧长。
5.根据权利要求1所述的聚合物推力轴承，其特征在于：安装孔(34)为带有螺纹的通孔。
6.根据权利要求1所述的聚合物推力轴承，其特征在于：测温元件(4)带有螺纹套，测温元件(4)通过螺纹连接安装于安装孔(34)内。
7.根据权利要求1所述的聚合物推力轴承，其特征在于：出油孔(32)为带有螺纹的通孔，出油孔(32)靠近通油孔的一侧为导油通道(33)，出油孔(32)通过导油通道(33)与通油孔(31)相连。
8.根据权利要求1所述的聚合物推力轴承，其特征在于：所述聚合物推力轴承还包括节流管(5)，节流管带有外螺纹(51)，节流管(5)通过外螺纹(51)连接安装于出油孔(32)内。
9.根据权利要求8所述的聚合物推力轴承，其特征在于：节流管(5)的末端设有一节流孔，节流孔的直径小于节流管。
10.根据权利要求1所述的聚合物推力轴承，其特征在于：所述聚合物推力轴承还包括第二推力瓦(2)，第二推力瓦(2)的外圆设有测温元件(4)，测温元件(4)沿轴承体径向设置。
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